KR20100014887A - Magnet retention system for permanent magnet motors and generators - Google Patents

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리차드 에이. 힘멜만
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해밀턴 선드스트랜드 코포레이션
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Abstract

A rotor (12) for a brushless permanent magnet generator/motor (10) comprises a retention slot (46) extending into a rotor flange (34) for receiving a root (48) of a permanent magnet (36). The retention slot (46) comprises a base (54) extending axially into the rotor flange (34), a pair of side walls (56, 58) extending radially from the base (54), and a pair of lugs (60, 62) projecting from the side wall (56, 58) to engage the root (48) to provide radial and tangential retention of the permanent magnet (36). In other embodiments, the permanent magnet (36) is further restrained in the axial direction by a spring pre-loaded axial retention ring (38).

Description

영구 자석 모터 및 발전기용 자석 유지 시스템 {MAGNET RETENTION SYSTEM FOR PERMANENT MAGNET MOTORS AND GENERATORS}Magnet retention system for permanent magnet motors and generators {MAGNET RETENTION SYSTEM FOR PERMANENT MAGNET MOTORS AND GENERATORS}

본 발명의 일반적으로 영구 자석(PM) 모터 및 발전기용 회전자에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 브러시리스(brushless) PM 모터 및 발전기의 회전자 자석용 유지 시스템에 관한 것이다. The present invention relates generally to permanent magnet (PM) motors and rotors for generators. More specifically, the present invention relates to a holding system for a rotor magnet of a brushless PM motor and a generator.

브러시리스 PM 모터는 자석과 전기장 사이의 전자기 관계를 이용하여 전기 에너지를 운동 에너지로 전환시킨다. 반대로, 브러시리스 PM 발전기는 운동 에너지를 전기 에너지로 전환시키기 위해 전자기 관계를 이용한다. 통상적인 브러시리스 PM 모터에서, 전류는 도전성 와이어의 고정 권선부를 통과함으로 교번 자기장(alternating magnetic field)을 발생시키며, 이로써 자기 회전자(magnetic rotor)를 밀고 및/또는 당긴다. 자기 회전자는 샤프트에 결합되어 회전 축동력을 발생시킨다. 통상적인 브러시리스 PM 발전기에서, 기계적인 회전 샤프트는 고정 코일을 통해 전류를 전달하기 위해 자기 회전자를 회전시킨다. 그 후, 전류는 전력을 제공하는데 이용될 수 있다. 그러므로, 브러시리스 PM 모터 및 발전기는 동심으로 정렬된 두 개의 주요 구성품인 고정자 및 회전자를 포함하는바, 고정자는 와이어 권선부를 포함하고, 회전자는 영구 자석을 포함한다. 브러시리스 PM 모터 및 발전기는, 고정자가 회전자를 둘러싸는 통상적인 설계, 또는 회전자가 고정자를 둘러싸는 통상적이지 않은 설계로 구성될 수 있다. 어느 경우든, 회전자는 매우 높은 회전 속력에 영향을 받아, 자석에 상당한 기계적 부하가 걸리게 한다.Brushless PM motors use electromagnetic relationships between magnets and electric fields to convert electrical energy into kinetic energy. In contrast, brushless PM generators use electromagnetic relationships to convert kinetic energy into electrical energy. In a conventional brushless PM motor, current passes through a fixed winding of the conductive wire, creating an alternating magnetic field, thereby pushing and / or pulling a magnetic rotor. The magnetic rotor is coupled to the shaft to generate rotational axial force. In a conventional brushless PM generator, a mechanical rotating shaft rotates the magnetic rotor to transmit current through the stationary coil. The current can then be used to provide power. Therefore, the brushless PM motor and generator comprise two main components, the stator and the rotor, arranged concentrically, the stator comprising a wire winding and the rotor comprising a permanent magnet. Brushless PM motors and generators may be of conventional design in which the stator surrounds the rotor, or in an unusual design in which the rotor surrounds the stator. In either case, the rotor is subject to very high rotational speeds, placing a significant mechanical load on the magnets.

브러시리스 PM 모터 또는 발전기의 회전자는 회전 축동력으로 또는 이로부터 전자기 동력을 효율적으로 전환시키기 위해, 다수의 요구 조건을 만족시켜야 한다. 첫째로, 회전자는 전자기력을 기계력으로 또는 기계력을 전자기력으로 전환시킬 수 있는 자석을 포함해야 한다. 둘째로, 자석은 인접한 자석들 사이에 자기 플럭스 경로를 생성시키기 위해 자기적으로 결합될 필요가 있다. 셋째로, 자석은 기계적 동력을 입력 또는 출력하기 위해 필요한 토크를 전달하는 방식으로 샤프트에 연결되어야 한다.Rotors of brushless PM motors or generators must meet a number of requirements in order to efficiently convert electromagnetic power to or from rotary shaft forces. First, the rotor must include a magnet capable of converting electromagnetic force into mechanical force or mechanical force into electromagnetic force. Secondly, the magnets need to be magnetically coupled to create a magnetic flux path between adjacent magnets. Third, the magnet must be connected to the shaft in a manner that delivers the torque required to input or output mechanical power.

통상적인 그리고 다른 브러시리스 PM 모터 또는 발전기의 설계에 있어서, 회전자에 대해 자석을 유지시키기 위한 다양한 종래 시스템이 개발되어 왔다. 예를 들어, 통상적이지 않은 브러시리스 PM 모터 및 발전기 설계에 있어서, 회전자는 샤프트를 수용하기 위한 중심 보어 및 영구 자석을 수용하기 위한 외경 플랜지를 갖는 디스크를 포함한다. 영구 자석은 플랜지의 내경면 주위에서 주연방향으로 배치되어 고정자와의 결합시 와이어 권선부와 대면하게 된다. 회전자에 자석을 고정하기 위한 통상적인 방법은 외부 플랜지상에 자석을 고정시키는 접착제에 의존해왔다. 접착제는 강력한 결합력을 제공하면서도 자석들 사이에 자기 플럭스를 허용한다. 그러나, 접착제는 각 자석을 플랜지에 견고하게 부착시켜, 고속 회전 작동 동안 자석이 변형되게 하며, 이러한 변형은 회전자에 전달된다. 이에 따라, 자석은 원심 응력에 영향받는 하중 지지 부재(load-bearing member)가 되며, 이러한 원심 응력은 응력의 한도를 초과할 수 있다. 추가로, 접착된 자석은 디스크에 영구적으로 부착되어, 전체적으로 또는 개별적으로, 자석들을 또는 회전자 디스크를 교체 또는 수리할 수 없게 하거나 곤란하게 한다. 또한, 접착제는 매우 높은 온도, 시간 경과 및 화학적 노출로 인해 파손되기 쉽다. 그러므로, 브러시리스 PM 모터 또는 발전기의 회전자 자석을 유지하기 위해 개선된 시스템이 요구된다.In the design of conventional and other brushless PM motors or generators, various conventional systems have been developed for holding magnets with respect to the rotor. For example, in unusual brushless PM motor and generator designs, the rotor includes a disk having a central bore for receiving the shaft and an outer diameter flange for receiving the permanent magnet. The permanent magnet is disposed circumferentially around the inner diameter surface of the flange to face the wire winding upon engagement with the stator. Conventional methods for securing magnets to the rotor have relied on adhesives to secure the magnets on the outer flanges. The adhesive allows for magnetic flux between the magnets while providing strong bonding force. However, the adhesive firmly attaches each magnet to the flange, causing the magnets to deform during high speed rotational operation, which is transmitted to the rotor. Accordingly, the magnet becomes a load-bearing member subject to centrifugal stress, which may exceed the limit of stress. In addition, the bonded magnets are permanently attached to the disk, making it difficult or impossible to replace or repair the magnets or the rotor disk, in whole or individually. In addition, adhesives are prone to breakage due to very high temperatures, time course and chemical exposure. Therefore, an improved system is needed to hold the rotor magnets of brushless PM motors or generators.

본 발명은 브러시리스 영구 자석 발전기/모터용 회전자에 관한 것이다. 회전자는 영구 자석의 뿌리부를 수용하기 위해 회전자 플랜지 내로 연장하는 보유 슬롯을 포함한다. 보유 슬롯은 회전자 플랜지 내로 축방향 연장하는 기부와, 기부로부터 방사상으로 연장하는 한 쌍의 측벽과, 한 쌍의 러그를 포함하며, 상기 러그는 뿌리부와 결합하기 위해 측벽으로부터 돌출하여 영구 자석을 방사상 및 접선 방향으로 보유한다.The present invention relates to a rotor for a brushless permanent magnet generator / motor. The rotor includes a retention slot extending into the rotor flange to receive the root of the permanent magnet. The retaining slot includes a base extending axially into the rotor flange, a pair of sidewalls extending radially from the base, and a pair of lugs, which lugs protrude from the sidewalls to engage the roots to form a permanent magnet. Holds in radial and tangential directions.

도 1은 회전자 및 고정자를 구비한 통상적이지 않은 브러시리스 영구 자석 모터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an unusual brushless permanent magnet motor with a rotor and stator.

도 2는 본 발명의 자석 보유 시스템을 구비한 도 1의 회전자의 사시도이다.2 is a perspective view of the rotor of FIG. 1 with the magnet retention system of the present invention.

도 3은 도 2의 자석 보유 시스템의 브로치 슬롯 연결부의 사시도이다.3 is a perspective view of a brooch slot connection of the magnet retention system of FIG.

도 4는 도 3의 브로치 슬롯과 영구 자석 탱 사이의 연결부의 정면도이다.4 is a front view of the connection between the brooch slot of FIG. 3 and the permanent magnet tang;

도 5는 내부 및 외부 축방향 보유 수단을 도시한, 도 2의 자석 보유 시스템 의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the magnet retention system of FIG. 2 showing the inner and outer axial retention means.

도 1은 본 발명의 자석 보유 시스템이 사용되는 통상적이지 않은 브러시리스 영구 자석(PM) 모터(10)의 단면도를 도시한다. 본원에서 본 발명은 통상적이지 않은 브러시리스 PM 모터에 대해 기재하였지만, 본 발명은 통상적인 그리고 그 밖의 구성품 모두의 브러시리스 PM 발전기 및 모터에 보편적으로 적용될 수 있다. 브러시리스 PM 모터(10)는 하우징(16) 내에 위치된 회전자(12) 및 고정자(14)를 포함한다. 하우징(16)은 체결구(18)를 사용하여 함께 고정되는 제1 하우징 반부(16A) 및 제2 하우징 반부(16B)를 포함하여, 중심라인(CL)이 연장되는 중심 보어(20)를 구비한 중공 환형 디스크를 형성한다. 1 illustrates a cross-sectional view of an unusual brushless permanent magnet (PM) motor 10 in which the magnet retention system of the present invention is used. Although the present invention has been described herein with respect to an unusual brushless PM motor, the present invention may be universally applied to brushless PM generators and motors of both conventional and other components. The brushless PM motor 10 includes a rotor 12 and a stator 14 located within the housing 16. The housing 16 has a center bore 20 in which the center line CL extends, including a first housing half 16A and a second housing half 16B secured together using fasteners 18. Form one hollow annular disk.

고정자(14)는 전기자(22) 둘레를 감싸는 복수의 권선부를 포함하여 원형 후프(hoop; 24)를 형성한다. 도관(26)을 통해 전기자(armature; 22)에 입력 전압 및 전류가 공급됨으로써, 후프(24)는 전자기장을 생성시킨다. 전기자(22)가 예를 들어, 나사식 체결부(28)를 통해 제1 하우징 반부(16A)에 고정됨으로써, 후프(24)는 하우징(16)에 대해 고정된 상태로 유지된다. 전기자(22)가 보어(20) 주위에 주연방향으로 배치됨으로써, 하우징(16) 내에서, 하우징(16)의 최외각 신장부와 후프(24)의 최외각 신장부 사이에 공간이 갖춰진다. 또한, 전기자(22)는 후프(24)와 제2 하우징 반부(16B) 사이에 공간을 허용하여, 보어(20)가 후프(24)와 하우징(16)의 외부 신장부 사이의 공간과 연결되게 한다. 회전자(12)는 하우징(16)의 개방 공간 내에 위치되어 후프(24)를 지나 중심 보어(20)로부터 연장함으로써 전자기장 과 상호작용한다.The stator 14 includes a plurality of windings that wrap around the armature 22 to form a circular hoop 24. By supplying an input voltage and current to armature 22 through conduit 26, hoop 24 generates an electromagnetic field. The armature 22 is secured to the first housing half 16A via, for example, a threaded fastening 28 so that the hoop 24 remains fixed relative to the housing 16. By placing the armature 22 around the bore 20 in the circumferential direction, there is a space in the housing 16 between the outermost extension of the housing 16 and the outermost extension of the hoop 24. The armature 22 also allows space between the hoop 24 and the second housing half 16B so that the bore 20 is connected with the space between the hoop 24 and the outer extension of the housing 16. do. The rotor 12 is located in the open space of the housing 16 and interacts with the electromagnetic field by extending from the central bore 20 past the hoop 24.

회전자(12)는 허브(hub; 30), 디스크(43), 외부 플랜지(34), 복수의 영구 자석(36), 및 외부 보유 링(38)을 포함한다. 허브(30)는 하우징 반부(16A)와 하우징 반부(16B) 사이에서 하우징(16)의 중심 보어(20) 내에 삽입된다. 허브(30)는 요소 베어링(40A 및 40B)을 회전시킴으로 지지되며, 이에 의해 회전자(14)는 하우징(16) 에 대해 회전할 수 있다. 허브(30)는 출력 샤프트 또는 일부 다른 출력 수단을 수용하기 위해 중심라인(CL)과 동심으로 배치되는 샤프트 보어(42)를 포함한다. 디스크(32)가 후프(24)를 넘어 허브(30)로부터 [중심라인(CL)과 동심으로] 방사상으로 연장함으로써, 플랜지(34)의 최내각측은 후프(24)와 대면하게 된다. 영구 자석(36)이 본 발명의 부착 슬롯 및 보유 링(38)을 사용하여 플랜지(34)의 최내각측에 고정됨으로써, 자석은 후프(24)에 의해 생성된 전자기장과 상호작용하게 된다. 후프(24)는 도관(26)에 의해 공급된 전력을 이용하며, 절환 장치 및 다른 전기 부품과 협력하여, 자석(36)에 밀고 당기는 힘을 가하는 교번 전자기장을 발생시킨다. 이와 같이, 자석(36)이 회전 토크의 영향의 받음으로, 회전자(12)는 중심라인(CL)을 중심으로 허브(30) 대해 회전하게 된다. 토크는 플랜지(34) 및 디스크(32)를 통해 보어(42)의 출력 샤프트와 연결될 수 있는 허브(30)에 전달되어, 도관(26)으로부터의 전력 입력이 회전 축동력으로 전환되게 한다. 자석(36)을 비파괴적(non-destructive)으로 제거시키는 방식으로 자석(36)으로부터 플랜지(34)로 회전 토크를 전달하기 위해, 자석(36)은 본 발명의 자석 보유 시스템의 슬롯식 부착을 통해 플랜지(34)에 결합된다.The rotor 12 includes a hub 30, a disk 43, an outer flange 34, a plurality of permanent magnets 36, and an outer retaining ring 38. The hub 30 is inserted into the central bore 20 of the housing 16 between the housing half 16A and the housing half 16B. The hub 30 is supported by rotating the element bearings 40A and 40B, whereby the rotor 14 can rotate relative to the housing 16. The hub 30 includes a shaft bore 42 arranged concentrically with the center line CL to receive the output shaft or some other output means. As the disk 32 extends radially from the hub 30 beyond the hoop 24 (concentrically with the center line CL), the innermost side of the flange 34 faces the hoop 24. The permanent magnet 36 is secured to the innermost side of the flange 34 using the attachment slot and retaining ring 38 of the present invention such that the magnet interacts with the electromagnetic field generated by the hoop 24. The hoop 24 utilizes the power supplied by the conduit 26 and, in cooperation with the switching device and other electrical components, generates an alternating electromagnetic field that exerts a pushing and pulling force on the magnet 36. As such, as the magnet 36 is affected by the rotational torque, the rotor 12 rotates about the hub 30 about the center line CL. Torque is transmitted to the hub 30, which may be connected to the output shaft of the bore 42 via the flange 34 and the disk 32, causing the power input from the conduit 26 to be converted to rotational axial force. In order to transfer the rotational torque from the magnet 36 to the flange 34 in a manner that non-destructive removal of the magnet 36, the magnet 36 is adapted to the slotted attachment of the magnet retention system of the present invention. Through the flange 34.

도 2는 본 발명의 자석 보유 시스템을 갖는 도 1의 회전자(12)의 사시도를 도시한다. 회전자(12)는 허브(30), 디스크(32), 외부 플랜지(34), 복수의 영구 자석(36), 외부 보유 링(38) 및 중심 보어(42)를 포함한다. 허브(30) 및 플랜지(34)는 동일한 방향으로 디스크(32)로부터 외향 축방향으로 연장하여, 고정자(14)의 후프(24)가 소형화 방식으로 하우징(16) 내의 허브(30)와 플랜지(34) 사이에서 삽입될 수 있게 한다. 허브(30)가 회전자(12)의 중심에 배치되어 보어(42)를 포함함으로써, 회전자(12)에 가해진 회전 토크가 샤프트 또는 일부 다른 출력 수단에 전달될 수 있다. 회전 토크는 플랜지(34)로부터 디스크(32)를 통해 허브(30)로 전달된다. 플랜지(34)는 플랜지(34)의 내주연부 주위에 배치된 복수의 영구 자석(36)으로부터 입력 토크를 수용한다. 회전 토크는 후프(24)에 의해 발생된 교번 전자기장을 통해 영구 자석으로 전달된다. 토크가 전달될 동안 영구 자석에 초과 응력이 발생하지 못하도록, 영구 자석으로부터 플랜지(34)에 토크를 전달하는데 슬롯식 자석 보유 시스템이 사용된다.2 shows a perspective view of the rotor 12 of FIG. 1 with the magnet retention system of the present invention. The rotor 12 includes a hub 30, a disk 32, an outer flange 34, a plurality of permanent magnets 36, an outer retaining ring 38 and a center bore 42. The hub 30 and the flange 34 extend outwardly from the disk 32 in the same direction, such that the hoop 24 of the stator 14 is miniaturized in a manner such that the hub 30 and the flange (in the housing 16) can be miniaturized. 34) to be inserted between them. By placing the hub 30 in the center of the rotor 12 and including a bore 42, the rotational torque applied to the rotor 12 can be transmitted to the shaft or some other output means. Rotational torque is transmitted from the flange 34 through the disk 32 to the hub 30. The flange 34 receives input torque from a plurality of permanent magnets 36 disposed around the inner periphery of the flange 34. The rotational torque is transmitted to the permanent magnet through the alternating electromagnetic field generated by the hoop 24. A slotted magnet retention system is used to transfer torque from the permanent magnet to the flange 34 so that no excess stress occurs on the permanent magnet while torque is being transferred.

플랜지(34)는 디스크(32)의 최외각 직경 에지 주위에서 주연방향으로 연장하여 플랫폼을 제공하며, 이 플랫폼에는 영구 자석(36)이 장착되어, 영구 자석이 고정자(14)의 후프(24)와 대면하게 한다. 도시된 실시예에서, 회전자(12)는 플랜지(34)를 따라 일정한 간격으로 변위되는 28 개의 영구 자석을 포함한다. 영구 자석(36)이 대응하는 형상의 보유 특징부를 통해 플랜지(34)에 장착됨으로써, 방사상 및 접선 방향으로 자석이 보유된다. 예를 들어, 각각의 자석(36)에 대해, 플랜지(34)는 브로치 슬롯(broach slot)을 포함하고, 정합 프로파일을 갖는 자석 탱(magnet tang)은 브로치 슬롯에 삽입된다. 일단 삽입되면, 브로치 슬롯/탱의 접촉부는, 영구 자석이 플랜지(34) 내에서 주연방향 및 방사상으로 움직이는 것을 제한시킨다. 또한 브로치 슬롯/탱의 접촉부는 자석에 과도한 응력을 가하지 않고 영구 자석으로부터 플랜지(34)로 유효한 토크가 전달되게 한다. 다른 실시예에서, 플랜지(34)는 각각의 자석(36)의 대응하는 형상의 브로치 슬롯을 수용하도록 탱을 포함한다. 브로치 슬롯의 내부 단부에 위치된 견부 및 브로치 슬롯의 외부 단부에 위치된 보유 링(38)은 영구 자석의 축방향 움직임을 제한한다. 보유 링(38)은 체결구[예를 들어, 체결구(44)]를 사용하여 플랜지(34)에 고정되며, 반복적으로 회전자(12)에 부착되고 제거된다. 이에 따라, 영구 자석(36)은 응력 프리 방식(stress-free manner)으로 플랜지(34)에 부착되고, 회전자(12) 또는 자석에 손상을 유발시키지 않고 플랜지(34)로부터 제거될 수 있다. The flange 34 extends circumferentially around the outermost diameter edge of the disk 32 to provide a platform, which is equipped with a permanent magnet 36 such that the permanent magnet is the hoop 24 of the stator 14. Face to face. In the illustrated embodiment, the rotor 12 includes 28 permanent magnets that are displaced at regular intervals along the flange 34. The permanent magnet 36 is mounted to the flange 34 via a retention feature of corresponding shape, thereby retaining the magnet in radial and tangential directions. For example, for each magnet 36, the flange 34 includes a broach slot, and a magnet tang with a mating profile is inserted into the brooch slot. Once inserted, the contact of the brooch slot / tang restricts the permanent magnet from moving circumferentially and radially within the flange 34. The contact of the brooch slot / tang also allows effective torque to be transferred from the permanent magnet to the flange 34 without excessive stress on the magnet. In another embodiment, the flange 34 includes a tang to receive a brooch slot of a corresponding shape of each magnet 36. The shoulder located at the inner end of the brooch slot and the retaining ring 38 located at the outer end of the brooch slot restrict the axial movement of the permanent magnet. The retaining ring 38 is secured to the flange 34 using fasteners (eg fasteners 44), which are repeatedly attached to and removed from the rotor 12. Accordingly, the permanent magnet 36 may be attached to the flange 34 in a stress-free manner and removed from the flange 34 without causing damage to the rotor 12 or the magnet.

도 3은 자석 보유 플랜지(34)와 영구 자석(36) 사이의 연결부를 도시한, 도 2의 자석 보유 시스템의 전방 투영도를 도시한다. 회전자(12)는 자석 보유 플랜지(34)를 포함하며, 자석(36)은 슬롯식 접촉부를 통해 자석 보유 플랜지(34)에 연결된다. 플랜지(34)는 자석(36)의 자석 탱(48)을 수용하기 위해 브로치 슬롯(46)을 포함한다. 탱(48)이 슬롯(46) 내에 삽입됨으로, 자석(36)의 접선 방향 및 방사상 방향 모두의 움직임이 제한된다. 그러나, 또한 브로치 슬롯(46)은 자석 사이에 자기 플럭스 경로가 유지되도록 구성된다.FIG. 3 shows a front projection of the magnet retention system of FIG. 2, showing the connection between the magnet retention flange 34 and the permanent magnet 36. The rotor 12 includes a magnet retaining flange 34, which is connected to the magnet retaining flange 34 via slotted contacts. The flange 34 includes a brooch slot 46 to receive the magnet tang 48 of the magnet 36. As the tang 48 is inserted into the slot 46, the movement of both the tangential and radial directions of the magnet 36 is limited. However, the brooch slot 46 is also configured such that a magnetic flux path is maintained between the magnets.

영구 자석(36)은 북극(N)으로부터 남극(S)으로 연장하는 플럭스 라인(F1, F2, F3, F4, 및 F5)을 포함한다. 각각의 플럭스 라인은 북극(N)으로부터 방출되고 남극(S)으로 복귀한다. 인접한 플럭스 라인은 서로 반발하여 각 자석의 둘레를 두르는 외부 플럭스 경계부를 형성한다. 각 자석은 이웃하는 자석 및 회전자(12)와 상호작용하는 복수의 자기 플럭스 라인을 포함한다. 예를 들어, 플럭스 라인(F1)은 북극(N)에서 각 자석의 중심부로부터 연장하여 남극(S)을 향해 자석 주위로 굴곡된다. 플럭스 라인(F1)은 회전자(12)의 중심라인(CL)(도 1 참조)을 향해 자석의 바깥으로 연장한다. 이에 따라, 플럭스 라인(F1)은 모터(10)의 고정자(14)와 상호작용하게 된다. 유사하게, 각 자석은, 다양한 각으로 북극(N)으로부터 남극(S)으로 연장하는 복수의 다른 플럭스 라인[예를 들어, 플럭스 라인(F2 및 F3)]을 포함하여 고정자(14)와 상호작용한다. 플럭스 라인(F4 및 F5)은 각 자석의 평면 내에서 연장함으로써 각 자석의 일 측의 영구 자석과 상호작용한다. 이에 따라, 각 자석이 회전자(12)의 플랜지(34)상에 위치됨으로써, 고정자(14)와 조립될 때 후프(24)와 자기 접촉을 유지시킨다. 추가로, 각 브로치 슬롯이 플랜지(34)를 따라 배치됨으로써, 각 자석은 인접한 두 개의 자석과 자기 접촉하여 회전자(12)의 주연방향 주위로 자기 플럭스 경로를 완성시킨다. 결과적으로, 모터(10)가 작동할 동안, 회전자(12)는 고정자(14)의 후프(24)와 필수 전자기 상호작용을 유지시킬 수 있어서, 허브(30)에의 회전 토크 전달을 유지시킬 수 있다. The permanent magnet 36 includes flux lines F1, F2, F3, F4, and F5 extending from the north pole N to the south pole S. Each flux line is discharged from the north pole (N) and returned to the south pole (S). Adjacent flux lines repel each other to form an outer flux boundary surrounding each magnet. Each magnet includes a plurality of magnetic flux lines that interact with neighboring magnets and the rotor 12. For example, the flux line F1 extends from the center of each magnet in the north pole N and is bent around the magnet toward the south pole S. FIG. The flux line F1 extends out of the magnet toward the center line CL (see FIG. 1) of the rotor 12. As a result, the flux line F1 interacts with the stator 14 of the motor 10. Similarly, each magnet interacts with the stator 14, including a plurality of different flux lines (eg, flux lines F2 and F3) that extend from the north pole N to the south pole S at various angles. do. Flux lines F4 and F5 interact with the permanent magnets on one side of each magnet by extending in the plane of each magnet. Accordingly, each magnet is positioned on the flange 34 of the rotor 12, thereby maintaining magnetic contact with the hoop 24 when assembled with the stator 14. In addition, each brooch slot is disposed along the flange 34 such that each magnet is in magnetic contact with two adjacent magnets to complete the magnetic flux path around the circumferential direction of the rotor 12. As a result, while the motor 10 is operating, the rotor 12 can maintain the essential electromagnetic interaction with the hoop 24 of the stator 14, thereby maintaining the transmission of rotational torque to the hub 30. have.

전술된 바와 같이, 탱(48)이 슬롯(46)에 삽입됨으로써, 자석(36)의 접선 및 방사상 방향의 움직임이 제한된다. 내부 보유 견부는 디스크(32)를 향한 자석(36)의 축방향 움직임을 막고, 보유 링(38)(도 2 참조)은 보어(50)의 플랜지(34)에 고정되어 자석(36)의 외향 축방향 움직임을 제한한다. 플랜지(34)는 탱(48)과 슬 롯(46)의 상호작용을 통해 각 자석을 방사상으로 보유하도록 구성된다.As described above, the tang 48 is inserted into the slot 46 thereby limiting the tangential and radial movement of the magnet 36. The internal retaining shoulder prevents the axial movement of the magnet 36 towards the disk 32, and the retaining ring 38 (see FIG. 2) is secured to the flange 34 of the bore 50 to the outward direction of the magnet 36. Limit axial movement The flange 34 is configured to radially retain each magnet through the interaction of the tang 48 and the slot 46.

도 4는 도 3에 도시된 바와 같이, 브로치 슬롯(46)에 삽입된 자석(36)의 탱(48)을 도시한다. 자석 보유 플랜지(34)는 브로치 슬롯(36)이 수직으로 연장하는 제1 플랜지면(52)을 포함한다. 회전자(12)는 모터(10)의 중심라인(CL)을 중심으로 회전하여, 자석 보유 플랜지(34)가 도 3의 평면에서 회전하게 한다. 브로치 슬롯(46)은 기부(54), 제1 측벽(56), 제2 측벽(58), 제1 측 톱니부(60) 및 제2 측 톱니부(62)를 포함한다. 브로치 슬롯(46)은 회전자(12)의 자석 보유 플랜지(34) 내로 [중심라인(CL)과 평행하게] 축방향 연장함으로써 중심라인(CL)을 향해 개방된다. 브로치 슬롯(46)은 제1 플랜지면(52)으로 축방향 연장하여 기부(54)를 형성한다. 제1 측벽(56) 및 제2 측벽(58)은 기부(54)로부터 [중심라인(CL)과 수직하게] 방사상으로 연장한다. 제1 측 톱니부(60) 및 제2 측 톱니부(62)는 제1 측벽(56) 및 제2 측벽(58) 각각으로부터 접선 방향 또는 주연방향으로 연장한다. 제1 측 톱니부(60) 및 제2 측 톱니부(62)는 기부(54) 위로 돌출하여 기부(54)로부터 방사상으로 변위되는 브로치 슬롯(46)의 세그먼트의 폭을 좁힌다.4 shows the tang 48 of the magnet 36 inserted into the brooch slot 46, as shown in FIG. 3. The magnet retaining flange 34 includes a first flange face 52 on which the brooch slot 36 extends vertically. The rotor 12 rotates about the center line CL of the motor 10, causing the magnet retaining flange 34 to rotate in the plane of FIG. 3. The brooch slot 46 includes a base 54, a first sidewall 56, a second sidewall 58, a first side tooth 60 and a second side tooth 62. The brooch slot 46 is opened toward the center line CL by axially extending (parallel to the center line CL) into the magnet retaining flange 34 of the rotor 12. The brooch slot 46 extends axially to the first flange surface 52 to form a base 54. The first sidewall 56 and the second sidewall 58 extend radially from the base 54 (perpendicular to the center line CL). The first side tooth portion 60 and the second side tooth portion 62 extend tangentially or peripherally from the first side wall 56 and the second side wall 58, respectively. The first side tooth 60 and the second side tooth 62 protrude above the base 54 to narrow the width of the segment of the brooch slot 46 that is radially displaced from the base 54.

자석(36)은 제1 측 톱니부(60)와 제2 측 톱니부(62) 아래에 위치하고 있는, 일반적으로 자석(36)의 일부분으로 언급되는 탱(48)을 포함한다. 또한, 자석(36)은 탱(48)으로부터 접선 방향 또는 주연방향으로 연장하는 제1 탱 톱니부(64) 및 제2 탱 톱니부(66)를 포함한다. 제1 탱 톱니부(64) 및 제2 탱 톱니부(66)를 포함하는 자석(36)의 탱(48)은 브로치 슬롯(46)의 형상과 정합하도록 성형된다. 도시된 실시예에서, 브로치 슬롯(46)은 T형 슬롯을 포함하고 측벽(56 및 58)은 둥근 벽 을 포함한다. 대응하게, 톱니부(64 및 66)는 측벽(56 및 58)의 프로파일과 정합하는 프로파일을 갖는 둥근 너브(rounded nub)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 브로치 슬롯(46) 및 탱(48)은 상이한 형상을 포함한다. 톱니부(64 및 66)는 슬롯(46)의 톱니부(60 및 62) 및 측벽(56 및 58)과 연동하기 위한 임의의 형상을 포함한다. 예를 들어, 슬롯(46) 및 탱(48)은 가스 터빈 엔진에서 통상적으로 사용되는 전나무 형태의 구성부를 포함할 수 있어서, 회전자 디스크의 블레이드를 방사상으로 보유한다.The magnet 36 includes a tang 48, generally referred to as part of the magnet 36, located below the first side tooth 60 and the second side tooth 62. The magnet 36 also includes a first tang tooth 64 and a second tang tooth 66 extending from the tang 48 in a tangential or circumferential direction. The tang 48 of the magnet 36 comprising the first tang tooth 64 and the second tang tooth 66 is shaped to match the shape of the brooch slot 46. In the illustrated embodiment, the brooch slot 46 comprises a T-shaped slot and the side walls 56 and 58 comprise a round wall. Correspondingly, the teeth 64 and 66 include rounded nubs having a profile that matches the profile of the side walls 56 and 58. In another embodiment of the present invention, brooch slot 46 and tang 48 comprise different shapes. The teeth 64 and 66 include any shape for interlocking with the teeth 60 and 62 and the side walls 56 and 58 of the slot 46. For example, slot 46 and tang 48 may include fir-shaped components commonly used in gas turbine engines to radially retain the blades of the rotor disk.

자석(36)이 브로치 슬롯(46) 내에 삽입됨으로, 제1 측 톱니부(60)는 제1 탱 톱니부(64) 위로 돌출하게 되고, 제2 측 톱니부(62)는 제2 탱 톱니부(66) 위로 돌출하게 되어 모터(10)가 작동할 동안 자석(36)이 해체되지 못하게 한다. 탱(48)은 브로치 슬롯(46)의 형상과 정합하도록 성형되지만, 탱(48)과 슬롯(46) 사이의 상호작용에 있어서 소량의 슬로프(slop) 또는 틈(play)이 허용된다면, 모터(10)가 작동할 동안 자석에 응력이 집중되는 것을 피할 수 있다. [도 3의 탱(48)과 슬롯(46) 사이에 도시된 공간은 설명을 위해 과장된 것임]. 모터(10)가 작동할 동안, 회전자(12)는 고정자(14)에 의해 발생되는 전자기장에 의한 회전력에 영향받는다. 통상적으로, 모터(12)는 충분하게 고속으로 회전하여, 상당한 원심력에 영향받는다. 모터(10)의 구성과 같이 통상적이지 않은 구성의 모터에서, 원심력은 슬롯(46)을 넓히는 경향이 있어서, 톱니부(60 및 62)가 다른 방향으로 벌어지게 유도한다. 이와 같이, 모터(10)가 작동할 동안, 자석(36)은 외향으로 가압되고, 톱니부(60 및 62)는 개별적으로 가압된다.The magnet 36 is inserted into the brooch slot 46 so that the first side tooth 60 protrudes above the first tang tooth 64, and the second side tooth 62 is the second tang tooth. It protrudes above 66 to prevent the magnet 36 from disassembling while the motor 10 is operating. The tang 48 is shaped to match the shape of the brooch slot 46, but if a small amount of slope or play is allowed in the interaction between the tang 48 and the slot 46, the motor ( Concentration of stress on the magnet can be avoided during operation. [The space shown between tang 48 and slot 46 in FIG. 3 is exaggerated for explanation]. While the motor 10 is operating, the rotor 12 is affected by the rotational force by the electromagnetic field generated by the stator 14. Typically, the motor 12 rotates at a sufficiently high speed and is subject to significant centrifugal forces. In a motor of an unusual configuration, such as that of the motor 10, the centrifugal force tends to widen the slot 46, leading to the teeth 60 and 62 spreading in different directions. As such, while the motor 10 is operating, the magnet 36 is pressed outwards, and the teeth 60 and 62 are pressed separately.

측 톱니부(60 및 62)는 충분한 길이로 탱 톱니부(64 및 66) 위로 돌출하여 자석(36)이 슬롯(46)으로부터 방사상으로 이동하게 되는 것을 막는다. 모터(10)가 일정 속력으로 작동할 동안, 자석(36)은 자석(36)과 회전자 플랜지(34) 사이에서 생성되는 마찰력에 의해 제 위치에 유지된다. 이러한 마찰력은 회전하는 자석(36)에 작용하는 원심력에 비례한다. 일 실시예에서, 제1 측 톱니부(60)는, 모터(10)가 작동할 동안 제2 측 톱니부(62)로부터 제1 측 톱니부(60)가 멀어지는 거리보다 긴 길이만큼 제1 탱 톱니부(64) 위로 돌출한다. 동일하게, 제2 측 톱니부(62)는, 모터(10)가 작동할 동안 제2 측 톱니부(62)로부터 제1 측 톱니부(60)가 멀어지는 거리보다 긴 길이만큼 제2 탱 톱니부(66) 위로 돌출한다. 추가로, 자석(36)의 균열을 막기 위해 슬롯(46)이 약간 큰 크기로 맞춰짐으로, 모터(10)가 작동할 동안의 회전자(12)의 임의의 꼬임이나 구부러짐으로 인한 응력은 자석(36)으로 전달되지 않는다. 슬롯(46) 내에서 자석(36)은 자유롭게 움직이기 때문에, 작동 중 브로치 슬롯(46)이 개방되려고 할 때 톱니부(60 및 62)는 톱니부(64 및 66)에서 빠지는 것이 방지된다. 이와 같이, 근본적으로는 자석(36)이 슬롯(46)에서 빠지는 것이 제한되지만, 자석(36)이 회전자(12)에 견고하게 부착되지는 않는다. 따라서, 자석(36)에 장력 또는 압축 응력이 불필요하게 생성되는 것이 예방된다.The side teeth 60 and 62 protrude over the tang teeth 64 and 66 in sufficient length to prevent the magnet 36 from moving radially from the slot 46. While the motor 10 is operating at a constant speed, the magnet 36 is held in place by the frictional force generated between the magnet 36 and the rotor flange 34. This frictional force is proportional to the centrifugal force acting on the rotating magnet 36. In one embodiment, the first side teeth 60 are tangled by the first tang by a length longer than the distance the first side teeth 60 away from the second side teeth 62 while the motor 10 is operating. It protrudes over the teeth 64. Similarly, the second side tooth portion 62 has a length of the second tank tooth portion longer than the distance from the second side tooth portion 62 away from the second side tooth portion 62 while the motor 10 is operating. (66) protrude upward; In addition, as the slot 46 is slightly sized to prevent the magnet 36 from cracking, the stresses caused by any twisting or bending of the rotor 12 during the operation of the motor 10 may cause Not passed to 36. Since the magnet 36 moves freely in the slot 46, the teeth 60 and 62 are prevented from falling out of the teeth 64 and 66 when the brooch slot 46 is about to open during operation. As such, the magnet 36 is essentially limited to being pulled out of the slot 46, but the magnet 36 is not firmly attached to the rotor 12. Therefore, unnecessary generation of tension or compressive stress in the magnet 36 is prevented.

또한, 탱(48)은 회전자(12)의 플랜지(34)에 토크를 전달하도록 구성된다. 자석(36)은 고정자(14)에 의해 생성되는 교번 전자기장에 의한 회전력에 영향을 받는다. 가해진 전자기장력이 자석(36)으로부터 플랜지(34)를 통해 허브(30)로 전달되어, 유용한 회전 출력을 획득할 수 있다. 톱니부(64 및 66)는 각각 벽(56 및 58)과 상호작용하여 자석(36)으로부터 플랜지(34)로 토크를 효율적으로 전달시킨다. 전술된 바와 같이, 톱니부(64 및 66)는 둥근 돌출부를 포함하여, 둥근 벽(60 및 62)과 맞물린다. 이에 의해, 자석(36)에 가해진 회전력의 접선 성분이 브로치 슬롯(46)에 효율적으로 전달된다. 이에 따라, 자석(36)으로부터 브로치 슬롯(46)으로 토크가 전달될 때 에너지 손실이 적고, 회전자(12)는 효율적으로 회전된다.The tang 48 is also configured to transmit torque to the flange 34 of the rotor 12. The magnet 36 is affected by the rotational force due to the alternating electromagnetic field generated by the stator 14. The applied electromagnetic force is transferred from the magnet 36 through the flange 34 to the hub 30 to obtain a useful rotational output. The teeth 64 and 66 interact with the walls 56 and 58 respectively to efficiently transfer torque from the magnet 36 to the flange 34. As mentioned above, the teeth 64 and 66 include rounded protrusions to engage the rounded walls 60 and 62. Thereby, the tangential component of the rotational force applied to the magnet 36 is efficiently transmitted to the brooch slot 46. Accordingly, there is little energy loss when torque is transmitted from the magnet 36 to the brooch slot 46, and the rotor 12 rotates efficiently.

따라서, 탱(48)은 브로치 슬롯 내에 헐겁게 끼워져서 자석(36)이 방사상 방향(46)으로 움직이는 것을 제한하고, 자석(36)에 응력이 생성되는 것을 막고 플랜지(34)에 토크를 전달한다. 회전자(12)는 모터(10)가 작동할 동안 슬롯(46)으로부터 자석(36)이 축방향으로 인출되는 것을 막기 위해 다른 구속부들에 끼워진다. (도 4에 상징적으로 도시된) 링(38)은 체결구(44)에 의해 플랜지(34)의 보어(50)에 고정되고, 톱니부(60)와 톱니부(62) 사이의 거리에 걸친 베리어 스트립(barrier strip)을 제공하여, 자석(36)이 축방향으로 이동하지 못하게 한다.Thus, the tang 48 fits loosely in the brooch slot to limit the movement of the magnet 36 in the radial direction 46, prevent stress from occurring in the magnet 36 and transmit torque to the flange 34. The rotor 12 fits into other restraints to prevent the magnet 36 from being axially drawn out of the slot 46 while the motor 10 is operating. Ring 38 (symbolically shown in FIG. 4) is fastened to bore 50 of flange 34 by fastener 44 and spans the distance between tooth 60 and tooth 62. A barrier strip is provided to prevent the magnet 36 from moving axially.

도 5는 내부 및 외부 축방향 보유 수단을 도시한, 도 2의 섹션 5-5를 따라 취해진 본 발명의 자석 보유 시스템의 단면도를 도시한다. 회전자(12)는 제1 측(68)의 디스크(32)로부터 중심라인(CL)에 평행하게 연장하는 자석 보유 플랜지(34)를 포함하고, 상기 자석 보유 플랜지(34)는 내부 축방향 보유 견부(70)를 포함한다. 외부 축방향 보유 링(38)이 부착되는 플랜지(34)는 제1 측(68)으로부터 제2 측(70)으로 연장한다. 또한 플랜지(34)는 체결구(44), 체결구 보어(50), 브로치 슬롯(46)의 기부(54), 응력 경감 노치(74), 및 부싱(76)을 포함한다. 자석(36)은 견부(70)와 링(38) 사이에 고정되어 자석(36)의 축방향 움직임, 즉 중심라 인(CL)의 방향으로의 움직임을 제한시킨다.FIG. 5 shows a cross-sectional view of the magnet retention system of the present invention taken along section 5-5 of FIG. 2 showing internal and external axial retention means. The rotor 12 comprises a magnet retaining flange 34 extending parallel to the center line CL from the disk 32 of the first side 68, the magnet retaining flange 34 having an internal axial retaining. Shoulder 70. The flange 34 to which the outer axial retaining ring 38 is attached extends from the first side 68 to the second side 70. The flange 34 also includes a fastener 44, a fastener bore 50, a base 54 of the brooch slot 46, a stress relief notch 74, and a bushing 76. The magnet 36 is fixed between the shoulder 70 and the ring 38 to limit the axial movement of the magnet 36, ie the movement in the direction of the center line CL.

영구 자석(36)은 제2 측(70)의 브로치 슬롯(46) 내에 삽입되어 기부(54)를 따라 연장한다. 자석(36)은 슬롯(46)에 삽입되어 내부 보유 견부(70)와 접촉한다. 내부 보유 견부(70)는 제1 측(68)과 제2 측(70) 사이에서 플랜지(34)의 주연부 주위로 연장한다. 내부 보유 견부는 립 또는 베리어를 포함하여 삽입 후 브로치 슬롯(46)을 통해 자석(36)이 활주하지 못하게 한다. 견부(70)와 기부(54) 사이에 응력 경감 노치(74)가 갖춰져서 회전자(12)가 고속 회전할 동안 플랜지(34)에 응력 집중이 발생하는 것을 막는다.The permanent magnet 36 is inserted into the brooch slot 46 on the second side 70 and extends along the base 54. The magnet 36 is inserted into the slot 46 to contact the internal retaining shoulder 70. The inner retaining shoulder 70 extends around the periphery of the flange 34 between the first side 68 and the second side 70. The internal retaining shoulder includes a lip or barrier to prevent the magnet 36 from sliding through the brooch slot 46 after insertion. A stress relief notch 74 is provided between the shoulder 70 and the base 54 to prevent stress concentrations on the flange 34 while the rotor 12 rotates at high speed.

자석(36)이 브로치 슬롯(46)에 삽입된 후 견부(70)와 만나면, 외부 보유 링(38)은 제2 면(72)에 부착되어 자석(36)이 슬롯(46)에서 빠지는 것을 막는다. 외부 보유 링(38)은 면(72)을 덮어서 자석(36)의 하부에 걸쳐 연장한다. 링(38)은 링(38)의 개방부를 통해 보어(50)로 연장하는 나사식 체결구(44)에 의해 플랜지(34)에 고정된다. 보어(50)는, 체결구(44)가 나사결합되는 자기 잠금 나선형 코일 인서트(76)를 포함한다. 링(38)은 링(38)의 내경이 스프링형 요소로서 작용하게 하는 노치(78)를 포함한다. 이에 따라, 링(38)이 플랜지(34)에 체결되면, 링(38)의 내경은 자석(36)에 사전 부하를 걸어, 견부(70)에 대항해 편향된다. 또한, 노치(78)는, 링(38)이 제2 면(72) 및 자석(36)과의 정렬된 상태에서 임의로 변형되게 하여 자석(36)과 동일 평면상에 놓이게 한다. 따라서, 링(38)은 자석(36)의 에지에 직접적으로 압력을 가하지 못하게 되는바, 여기서 응력 집중은 자석(36)의 균열을 용이하게 일으킬 수 있다.Once the magnet 36 is inserted into the brooch slot 46 and meets the shoulder 70, the outer retaining ring 38 is attached to the second face 72 to prevent the magnet 36 from slipping out of the slot 46. . The outer retaining ring 38 covers the face 72 and extends over the bottom of the magnet 36. The ring 38 is secured to the flange 34 by threaded fasteners 44 that extend into the bore 50 through the opening of the ring 38. Bore 50 includes a self-locking helical coil insert 76 to which fastener 44 is screwed. The ring 38 includes a notch 78 that allows the inner diameter of the ring 38 to act as a spring-like element. Accordingly, when the ring 38 is fastened to the flange 34, the inner diameter of the ring 38 is pre-loaded on the magnet 36 and is deflected against the shoulder 70. In addition, the notch 78 causes the ring 38 to be arbitrarily deformed in alignment with the second face 72 and the magnet 36 so that it lies coplanar with the magnet 36. Thus, the ring 38 does not directly press the edge of the magnet 36, where the stress concentration can easily cause cracking of the magnet 36.

전술된 바와 같이, 자석(36)이 플랜지(34) 내에 유지됨으로써, 모터(12)가 작동할 동안 인접한 자석과 고정자(14)의 코일 권선부가 자기적으로 상호작용할 수 있게 된다. 견부(70), 링(38), 및 브로치 슬롯(46)은 자석(36)에 과도한 응력을 주지 않으면서 플랜지(34) 내에 자석(36)을 고정시킨다. 이에 따라, 본 발명의 보유 시스템을 구비하면 자석(36)이 균열되는 경우가 크게 감소한다. 그러나, 모터(10)의 극심한 작동 상태, 회전자(12)의 거친 처리 또는 이와 유사한 다른 경우에 의해, 자석(26B)은 손상될 수 있다. 전술된 바와 같이, 본 발명의 자석 보유 시스템은 회전자(12)로부터 영구 자석을 제거하기 위한 수단을 제공한다. 자석은 체결구(44)를 나사해제한 후에 링(38)을 단순하게 제거함으로 플랜지(34)로부터 제거될 수 있다. 개개의 자석은 인접한 또는 다른 자석을 손상시키지 않고, 또는 회전자(12)를 손상시키지 않고 제거될 수 있다. 이에 따라, 개개의 자석은, 자석이 손상되거나 또는 자성을 잃게 되어 교체가 필요할 때, 또는 단순히 유지보수 또는 세척이 필요할 때 용이하게 제거된다. 그러므로, 본 발명은 자석이 손상되는 경우를 감소시키고 개선된 유지보수 가능성을 제공하는 자석 보유 시스템을 제공한다.As described above, the magnet 36 is retained within the flange 34, allowing the adjacent magnets and the coil windings of the stator 14 to magnetically interact while the motor 12 is operating. The shoulder 70, the ring 38, and the brooch slot 46 secure the magnet 36 in the flange 34 without excessive stress on the magnet 36. Accordingly, the provision of the holding system of the present invention greatly reduces the case of the magnet 36 cracking. However, due to the extreme operating state of the motor 10, the rough processing of the rotor 12, or other similar cases, the magnet 26B may be damaged. As mentioned above, the magnet retention system of the present invention provides a means for removing the permanent magnet from the rotor 12. The magnet may be removed from the flange 34 by simply removing the ring 38 after unfastening the fastener 44. Individual magnets can be removed without damaging adjacent or other magnets, or without damaging the rotor 12. Accordingly, the individual magnets are easily removed when the magnets are damaged or lose their magnetism and need to be replaced or simply need maintenance or cleaning. Therefore, the present invention provides a magnet retention system that reduces the case of magnet damage and provides improved maintenance possibilities.

본 발명은 브로치 슬롯을 구비한 플랜지(34) 및 탱을 구비한 자석(36)에 대해 기재하였지만, 본 발명의 자석 보유 시스템의 다른 구성부도 사용될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 자석(36)은 브로치 슬롯으로 구성될 수 있고, 플랜지(34)는 이와 정합하는 탱으로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 자석(36) 및 플랜지(34)는 대응하는 형상의 기하학적 프로파일을 갖는 정합하는 수형 및 암형 부품을 포함하여 회전자(12)에 대한 자석(36)의 방사상 및 접선 방향 움직임을 제 한시킨다. Although the present invention has been described with a flange 34 with a brooch slot and a magnet 36 with a tang, other components of the magnet retention system of the present invention may also be used. For example, in another embodiment, the magnet 36 may consist of a brooch slot, and the flange 34 may consist of a tang that matches it. In another embodiment, the magnet 36 and the flange 34 include mating male and female parts with correspondingly shaped geometric profiles to accommodate radial and tangential movement of the magnet 36 relative to the rotor 12. Limit it.

본 발명은 양호한 실시예를 참조하여 기재되었지만, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범주 내에서 형태 및 세부 사항이 변경될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that changes may be made in form and detail within the spirit and scope of the invention.

Claims (25)

영구 자석 발전기 또는 모터에 사용하기 위한 회전자이며,Rotor for use in permanent magnet generators or motors, 샤프트를 수용하기 위한 보어를 구비한 허브와,A hub having a bore for receiving the shaft, 허브로부터 방사상으로 연장하는 디스크와,A disk extending radially from the hub, 디스크로부터 돌출한 자석 보유 플랜지로서, 플랜지의 주연부 주위에서 간헐적으로 변위되는 복수의 플랜지 보유 특징부를 구비하는 자석 보유 플랜지와,A magnet retaining flange protruding from the disk, the magnet retaining flange having a plurality of flange retaining features intermittently displaced about the periphery of the flange; 영구 자석 보유 특징부를 구비한 복수의 영구 자석을 포함하며,A plurality of permanent magnets with permanent magnet retention features, 상기 영구 자석 보유 특징부가 플랜지 보유 특징부의 형상과 대응하는 형상을 가짐으로써, 플랜지 보유 특징부는 복수의 영구 자석의 방사상 이동 및 접선방향의 이동을 제한시키도록 영구 자석 보유 특징부와 연동할 수 있는 The permanent magnet retaining feature has a shape corresponding to the shape of the flange retaining feature such that the flange retaining feature can interlock with the permanent magnet retaining feature to limit radial and tangential movement of the plurality of permanent magnets. 회전자.Rotor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 플랜지 보유 특징부는 브로치 슬롯을 포함하며, 영구 자석 보유 특징부는 브로치 슬롯으로의 삽입을 위해 대응하는 형상의 탱을 포함하는The flange retaining feature includes a brooch slot and the permanent magnet retaining feature includes a tang of corresponding shape for insertion into the brooch slot. 회전자.Rotor. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 자석 보유 플랜지는Magnetic retention flange 디스크에 연결하기 위한 제1 측면과,A first side for connecting to the disk, 제1 측면으로부터 축방향으로 배치된 제2 측면과,A second side surface disposed axially from the first side surface, 브로치 슬롯이 퇴각하는 제2 측면과 제1 측면 사이에 배치되는 제1 슬롯면을 포함하는The brooch slot includes a first slot face disposed between the retracted second side and the first side face. 회전자.Rotor. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 제1 슬롯면은 허브를 향하는The first slot face faces the hub 회전자.Rotor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 자석 보유 플랜지는 복수의 자석을 축방향으로 보유하기 위해 제1 측면과 제2 측면 사이에 배치된 내부 보유 견부를 포함하는The magnet retaining flange includes an internal retaining shoulder disposed between the first side and the second side for axially retaining the plurality of magnets. 회전자.Rotor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제2 측면의 주연부 주위에 배치되고 복수의 자석의 축방향 이동을 제한하는 외측 보유 링을 더 포함하는Further comprising an outer retaining ring disposed around the periphery of the second side and limiting the axial movement of the plurality of magnets 회전자. Rotor. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 외측 보유 링은 제거가능함으로써, 복수의 영구 자석은 플랜지 보유 특징부로부터 반복적으로 그리고 비파괴적으로 제거될 수 있는The outer retaining ring is removable such that a plurality of permanent magnets can be repeatedly and non-destructively removed from the flange retaining feature. 회전자.Rotor. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 외측 보유 링은 복수의 영구 자석에 축방향으로 사전 부하를 거는 편향 스프링 요소를 포함하는 The outer retaining ring includes a biasing spring element that axially preloads the plurality of permanent magnets. 회전자.Rotor. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 복수의 브로치 슬롯들의 각 브로치 슬롯은Each brooch slot of the plurality of brooch slots 제2 측면으로 축방향 연장하여 기부를 형성하는 슬롯 바닥부와,A slot bottom extending axially to the second side to form a base; 기부로부터 방사상으로 연장하는 한 쌍의 측 슬롯 벽과,A pair of side slot walls extending radially from the base, 기부에 걸쳐 측 슬롯 벽으로부터 주연방향으로 연장하는 한 쌍의 방사상 보유 플랜지를 포함하는A pair of radially retaining flanges extending circumferentially from the side slot walls over the base; 회전자.Rotor. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 한 쌍의 방사상 보유 플랜지는 하중 하에서 회전자의 주연방향 연장 길이보 다 긴 주연방향 길이로 자석 탱과 결합하는The pair of radially retaining flanges, under load, engage the magnet tang with a circumferential length longer than the circumferential extension of the rotor. 회전자.Rotor. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 복수의 브로치 슬롯은 각각 T 슬롯을 포함하고, 복수의 자석 탱은 각각 T 슬롯의 프로파일과 정합하는 프로파일을 갖는The plurality of brooch slots each comprise a T slot, and the plurality of magnet tangs each have a profile that matches the profile of the T slot. 회전자.Rotor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 복수의 플랜지 보유 특징부가 플랜지의 주연부 주위에서 이격됨으로써, 복수의 영구 자석들 사이에 자기 플럭스 경로가 유지되는The plurality of flange retaining features are spaced around the periphery of the flange such that a magnetic flux path is maintained between the plurality of permanent magnets. 회전자. Rotor. 브러시리스 영구 자석 발전기 또는 모터에 사용하기 위한 회전자이며,Rotor for use in brushless permanent magnet generators or motors, 발전기 또는 모터의 축을 중심으로 회전하도록 구성된 환형 본체 및 영구 자석을 포함하며,An annular body and a permanent magnet configured to rotate about an axis of a generator or motor, 상기 영구 자석은The permanent magnet 자기장을 발생시키는 주 본체와,A main body generating a magnetic field, 주 본체로부터 연장하고 회전자에 영구 자석을 부착시키는 탱을 포함하고,A tang extending from the main body and attaching a permanent magnet to the rotor, 상기 환형 본체는The annular body is 본체의 내경에 갖춰지고 입력/출력 샤프트에 본체를 결합시키는 커플링과,A coupling provided in the inner diameter of the main body and coupling the main body to the input / output shaft; 본체의 외경에 갖춰지는 자석 보유 플랜지와,Magnetic retention flange equipped with the outer diameter of the body, 보유 플랜지 내로 축방향 연장하고 탱을 수용함으로써, 영구 자석의 방사상 이동을 제한시키는 제1 슬롯을 포함하는A first slot axially extending into the retention flange and receiving a tang to limit radial movement of the permanent magnet; 회전자.Rotor. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 제1 슬롯이 자석 보유 플랜지에 배치되어 통상적이지 않은 발전기/모터 구성부에 사용하기 위해 커플링을 향해 개방되는A first slot is disposed in the magnet retaining flange to open towards the coupling for use in an unusual generator / motor configuration. 회전자.Rotor. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 제1 슬롯은 영구 자석의 축방향 이동을 제한하기 위한 내부 보유 견부를 포함하는The first slot includes an internal retaining shoulder to limit the axial movement of the permanent magnet. 회전자.Rotor. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 플랜지의 외향면에 부착되고 영구 자석의 축방향 보유를 제공하는 스프링 편향 외부 보유 링을 더 포함하는And further comprising a spring biased outer retaining ring attached to the outward side of the flange and providing an axial retaining of the permanent magnet. 회전자.Rotor. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 보유 플랜지 내로 축방향 연장하는 기부와,A base extending axially into the retaining flange, 기부로부터 방사상으로 연장하는 한 쌍의 측벽과,A pair of side walls extending radially from the base, 측벽으로부터 연장하고 기부 위로 돌출한 한 쌍의 방사상 보유 톱니부를 포함하는A pair of radially retaining teeth extending from the sidewall and protruding above the base; 회전자.Rotor. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 한 쌍의 방사상 보유 톱니부는 영구 자석의 자석 탱과 결합하여, 발전기 또는 모터가 작동할 동안 회전자에 원심력이 가해지는 상황에서 회전자가 팽창된 후, 영구 자석의 방사상 변위를 억제시키는The pair of radially retaining teeth engages with the magnet tang of the permanent magnet, which suppresses the radial displacement of the permanent magnet after the rotor is inflated in the presence of centrifugal force on the rotor while the generator or motor is operating. 회전자.Rotor. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 자석 보유 플랜지가 플랜지를 따라 제1 슬롯으로부터 주연방향으로 배치되는 제2 슬롯을 포함함으로써, 제1 슬롯 및 제2 슬롯에 삽입된 영구 자석들 사이에 자기 플럭스 경로가 유지되는The magnet retaining flange includes a second slot disposed circumferentially from the first slot along the flange such that a magnetic flux path is maintained between the first slot and the permanent magnets inserted into the second slot. 회전자.Rotor. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 제1 슬롯은 전나무형 구성부를 포함하는The first slot includes a fir shaped component 회전자.Rotor. 영구 자석 발전기/모터용 회전자이며,Rotor for permanent magnet generator / motor, 회전자 플랜지 내로 연장하고 영구 자석의 뿌리부를 수용하는 보유 슬롯을 포함하고,A retention slot extending into the rotor flange and receiving the root of the permanent magnet, 상기 보유 슬롯은The retaining slot 회전자 플랜지 내로 축방향 연장하는 기부와,A base extending axially into the rotor flange, 기부로부터 방사상으로 연장하는 한 쌍의 측벽과,A pair of side walls extending radially from the base, 한 쌍의 러그를 포함하며,Includes a pair of lugs, 상기 러그는 뿌리부와 결합하기 위해 측벽으로부터 돌출하여 영구 자석을 방사상 및 접선 방향으로 보유하는The lug protrudes from the sidewall to engage the root portion and holds the permanent magnet in radial and tangential directions. 회전자.Rotor. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 더브테일 슬롯에서 영구 자석 뿌리부가 축방향으로 보유되게 하기 위해 한 쌍의 측벽에 걸쳐 연장하는 스프링 편향 외측 보유 스트립을 더 포함하며, Further comprising a spring biased outer retaining strip extending over the pair of sidewalls to allow the permanent magnet roots to be retained axially in the dovetail slot, 상기 보유 스트립은 제거가능함으로써, 영구 자석은 더브테일 슬롯으로부터 반복적으로 그리고 비파괴적으로 제거될 수 있는The retaining strip is removable so that the permanent magnet can be repeatedly and non-destructively removed from the dovetail slot. 부착 슬롯.Attachment slot. 제21항에 있어서, The method of claim 21, 더브테일 슬롯은 영구 자석의 축방향 이동을 제한하기 위해 내부 보유 견부를 포함하는The dovetail slot includes an internal retaining shoulder to limit the axial movement of the permanent magnet. 부착 슬롯.Attachment slot. 제21항에 있어서, The method of claim 21, 한 쌍의 러그는 영구 자석의 자석 탱과 결합할 수 있어서, 발전기 또는 모터가 작동할 동안 회전자에 원심력이 가해지는 상황에서 회전자가 팽창된 후, 영구 자석의 방사상 변위를 억제시키는The pair of lugs can engage with the magnet tang of the permanent magnets, thereby suppressing the radial displacement of the permanent magnets after the rotor is inflated in the presence of centrifugal force on the rotor while the generator or motor is running. 부착 슬롯.Attachment slot. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 한 쌍의 측벽 및 한 쌍의 러그는One pair of side walls and one pair of lugs 영구 자석으로부터 회전자로 원주방향 토크가 전달되도록, 그리고To transfer circumferential torque from the permanent magnet to the rotor, and 슬롯이 영구 자석과 회전자 사이에서 접선 방향 및 방사상으로 보유되도록 구성되는The slot is configured to be tangentially and radially retained between the permanent magnet and the rotor 부착 슬롯.Attachment slot.
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